Определить потери теплоты за 1 час с 1 м длины горизонтально расположенной цилиндрической трубы

Рассмотрим картину теплообмена в системе. Теплообмен от внешней поверхности трубопровода к окружающему воздуху происходит за счет свободной конвекции. Расчетную температуру берем как среднюю между температурой воздуха и температурой стенки трубы, которую в первом приближении считаем равной температуре протекающей по трубе жидкости.
Определим тепловой поток от поверхности горизонтальной трубы к воздуху за счет свободной конвекции.
Из справочника выписываем физические постоянные воздуха при
средней температуре: tв =0,5( tст + tв ) =0,5( 40 + ( -8 )) = 16,0 ˚C

Кинематическая вязкость: ν = 14,7 ·10-6 м2/с
Теплопроводность: λ = 2,56 ·10-2 Вт/ м · К
Число Прандтля для воздуха, соответствующее температуре среды:
Prm = 0,704
Число Прандтля для воздуха, соответствующее температуре стенки:
Prс = 0,711
Коэффициент объемного расширения:
β = 1 = 1 = 3,77 ·10-3 К -1

tв + 273
265



Критерий Нуссельта рассчитываем по формуле:
Nu = C·[ Gr·Prm]n·( Prm/Prc)n.
Здесь коэффициенты С и n выбираются в зависимости от величины критериального соотношения Грасгоффа.

Вертикальная поверхность Горизонтальная поверхность
Gr·Prm 10-3 – 5∙102 5∙102– 2∙107 2·107 ÷ 1·1012 103 – 109 > 6∙1010
C 1,18 0,54 0,185 0,5 0,

Определить потери теплоты за 1 час с 1 м длины горизонтально расположенной цилиндрической трубы, охлаждаемой свободным потоком воздуха, если известны наружный диаметр d трубы, температура стенки трубы tст и температура воздуха tв в помещении.
Исходные данные:
Вариант d, мм tст, ˚C tв, ˚C
02 100 40 -8